專利名稱：與減速器組合在一起的扭矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扭矩傳感器，尤其是一種用于減速器的扭矩傳感器。
背景技術(shù)：
常用的減速器是不帶有扭矩傳感器的。其工作負荷(工作扭矩)通常只能進行估 算或是在傳動鏈上加裝一個扭矩傳感器。估算值往往會出現(xiàn)較大的誤差，而加裝一個扭矩 傳感器會影響整個傳動鏈的空間尺寸以及影響傳動效率。這也不符合現(xiàn)代節(jié)能要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種與減速器組合在一起的扭矩傳感器，該扭矩傳感器與減速器 組合在一起，利用扭矩傳感器直接測試工作扭矩，不會受到其它參數(shù)的影響，從而大大提高 了測試精度，同時不影響傳動效率，使有效的能源得以充分利用。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種與減速器組合在一起的扭矩傳 感器，包括減速器及出軸，外殼，內(nèi)膽，其特點是扭矩傳感器安裝在減速器出軸上。外殼與 減速器外殼固定在一起，外殼與內(nèi)膽之間安裝有一對滾動軸承，內(nèi)膽與減速器出軸固定連 接，內(nèi)膽上安裝軸承處分別安裝有導(dǎo)電銅環(huán)。中間安裝有一個發(fā)射器，出軸上，內(nèi)膽外則安 裝有一個測力環(huán)，外殼上裝有電源轉(zhuǎn)換器。內(nèi)膽用一個T形斜楔通過調(diào)整螺栓與減速器出軸固定連接。測力環(huán)由兩個半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，其截面呈工字形，中間工作截面的外圓表面上 粘貼有兩組測扭電阻應(yīng)變片。本發(fā)明的有益效果是1.帶有扭矩傳感器的減速器是將減速器與扭矩傳感器組合在一起，利用扭矩傳感 器直接測試工作扭矩。由于這種測試方式是用扭矩傳感器直接測試負荷，而不是通過其他 參數(shù)進行轉(zhuǎn)換測試或估算，因此不會受到其他參數(shù)的影響，從而大大提高了測試精度。2.與減速器組合在一起，使得減速器與傳感器的配套性更為理想。3.與減速器組合在一起，使得設(shè)備安裝空間大為縮小。4.減少了傳統(tǒng)方法中將減速器與傳感器通過其它連接環(huán)節(jié)如聯(lián)軸器等引起的附 加誤差。5.在內(nèi)膽上安置了一個發(fā)射器。通過它將傳感器測試信號進行無線發(fā)射，避免了 有線傳輸中的轉(zhuǎn)換誤差。提高了測試精度。6.利用T形斜楔通過內(nèi)膽上的T形槽和調(diào)整螺栓與減速器軸固定，這種方法要比 常規(guī)的徑向固定方法更加可靠與緊固，同時還有較好的自鎖功能。7.利用導(dǎo)電桿、軸承、導(dǎo)電銅環(huán)將外部的電源引入即簡單又可靠。8.環(huán)形傳感器可以標(biāo)準(zhǔn)化制作。9.傳感器的標(biāo)定可以采用直接加載標(biāo)定的方式，無需其它轉(zhuǎn)換。10.傳感器的標(biāo)定工作可以標(biāo)準(zhǔn)化。


圖1是帶扭矩傳感器的減速器示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；圖3是內(nèi)膽的主剖視圖；圖4是圖3的左視圖；圖5是斜楔的主視圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是圖5的左視圖；圖8是斜楔工作原理圖；圖9是發(fā)射器主視圖；圖10是圖9的俯視圖；圖11是外殼的主剖視圖；圖12是圖11的右視圖；圖13是測力環(huán)的主視圖；圖14是圖13的左視圖；圖15是圖13的仰視圖；圖16是導(dǎo)電銅環(huán)結(jié)構(gòu)平面圖；圖17是外殼蓋的主視圖；圖18是圖17的左視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1所示，本發(fā)明的與減速器組合在一起的扭矩傳感器，將減速器100與扭矩傳 感器101組合在一起，不改變減速器原有的結(jié)構(gòu)，只是將減速器的輸出軸的長度增加，用于 安裝一個扭矩傳感器101。利用扭矩傳感器101直接測試工作扭矩。由于這種測試方式是 用扭矩傳感器直接測試負荷，因此不會受到其它參數(shù)的影響，從而大大提高了測試精度，而 且由于傳感器直接安裝在減速器的出軸上，不影響傳動效率，使有效的能源得以充分利用。如圖2所示，與減速器組合在一起的扭矩傳感器，在減速器的出軸7上，安裝一個特殊的扭矩傳感器101，減速器100在工作時扭矩傳感器101與減速器工作出軸7 —起旋 轉(zhuǎn)，同時測試電動機轉(zhuǎn)軸上的工作扭矩。而其外殼4則與減速器的外殼13固定在一起，不 隨減速器出軸7轉(zhuǎn)動。在外殼4與內(nèi)膽2之間有一對滾動軸承1使得它們之間可以有相對 轉(zhuǎn)動而互不影響。外殼4上安裝有導(dǎo)線盒用于連接傳感器的外部工作電源。在內(nèi)膽2上安 置了一對滾動軸承4、一對導(dǎo)電銅環(huán)14和一個發(fā)射器3。內(nèi)膽2用一個T形斜楔通過調(diào)整 螺栓與減速器出軸7固定，由于內(nèi)膽2是絕緣材料，所以滾動軸承1與減速器出軸7形成絕 緣。測力環(huán)5安裝在減速器的出軸7上。傳感器的測試信號通過發(fā)射器3將信號發(fā)送至外 部接受器上。在外殼4上有電源轉(zhuǎn)換器，通過前、后導(dǎo)電桿9，11、軸承1、導(dǎo)電銅環(huán)14向發(fā) 射器3提供工作電源與測力環(huán)5的調(diào)理電路。工作電源要求根據(jù)發(fā)射器的型號決定，一般 在IOV左右。
本發(fā)明的傳感器結(jié)構(gòu)原理與功能(1)滾動軸承1——在外殼與減速器出軸7之間有一對滾動軸承1使得它們之間可 以有相對轉(zhuǎn)動而互不影響。軸承1內(nèi)徑與內(nèi)膽2外徑相同。D1 = Dy軸承選用標(biāo)準(zhǔn)型號。(2)內(nèi)膽2(圖3，4)——在減速器的工作出軸上固定一個內(nèi)膽2，用于安裝一對滾 動軸承1與發(fā)射器3。其材料選用高強度尼龍等類似的絕緣材料。在與一對滾動軸承1安 裝處各有一個導(dǎo)電銅環(huán)14，用于將電源傳導(dǎo)給發(fā)射器3與測力環(huán)5。內(nèi)膽2采用斜楔(圖5 至圖7)固定。在內(nèi)膽2內(nèi)孔上加工有一個斜楔槽，如圖8所示，將斜楔15插入斜楔槽內(nèi)， 擰緊或放松調(diào)整螺栓16及螺母17可使斜楔沿軸向移動而改變內(nèi)膽與減速器軸的連接松緊 程度。這比一般的螺栓固定更為緊固，而且自鎖功能好。斜楔材料可用一般不銹鋼材。D4——內(nèi)膽內(nèi)徑，同減速器工作軸直徑。D3——內(nèi)膽外徑，D3 = D4+(l(T20)mm。 D5——與發(fā)射器安裝處工作圓直徑。D5 = Hl+D3+(3 5)mm。Hl為發(fā)射器厚度。Ll——安裝軸承與導(dǎo)電銅環(huán)處長度。Ll = (Bl+Lll) + (2 3)mm。Lll為導(dǎo)電銅環(huán)寬度。L2——安裝發(fā)射器處。L2 = L3+(0. 5 l)mm。L-內(nèi)膽總長。L = 2L1+2B2+L2。B2 = (4 6)mm。B3——走線槽寬。用于穿引測力環(huán)電源與信號線。B3 = (5 8)mm。hi——走線槽高。hi = (1.5 2)mm。B4——斜楔槽寬度。B4= (8 12)讓。C——斜楔槽斜度。C = 1 :L。即沿長度L方向在L = 0 L = L處增加Imm高度。M——斜楔調(diào)整螺紋孔。擰緊或放松調(diào)整螺栓可使斜楔沿軸向移動而改變內(nèi)膽與 減速器軸的連接松緊程度。M= (Γ8)πιπι。Hl-斜楔頭部高度。Hl= (D3-D4)/2+(3 5)mm。H2——斜楔尾部高度。H2 = (2 3) mm。B5——斜楔頭部寬度。85 = 84+(4 8)讓。B6-斜楔本體寬度。B6 = Β4_(1· 5 2) mm。Cl——斜楔本體斜度。Cl = C。(3)發(fā)射器3(圖9，10)——提供測力環(huán)的信號調(diào)理、工作電源等并將輸出信號發(fā)射給外部接受器?？蛇x取如DH5905等系列，也可根據(jù)要求定制。發(fā)射器 B7 = 50"60mm, L3 = 6(T85mm(4)外殼4(圖11，12)——與減速器外殼13連接。在D9處固定內(nèi)側(cè)軸承的外圈， D12處側(cè)面起著外側(cè)軸承的軸向固定作用。Dll處與外蓋6連接。M2處安裝兩個導(dǎo)電桿向 發(fā)射器提供工作電源。其材料選用高強度尼龍等類似的絕緣材料。D6-外殼本體的外圓。D6 = D9+(l(T20)mm。D7——外殼與減速器外殼連接處的直徑。D7 = D11+D8。D8——外殼與減速器外殼連接處的螺栓孔。D8 = (D6_D9)/4。D9——外殼本體的內(nèi)圓。D9 = D2。DlO——外殼與減速器外殼連接處的內(nèi)圓。D10 = D12。參見軸承要求。Dll——外殼與外蓋連接螺栓孔中心圓。Dll = (D9+D6)/2。D12——外殼與軸承軸向固定處直徑。參見軸承要求。
L4—外殼與減速器外殼連接處的寬度。L4 = (5 20)mm。L5-外殼總長。L5 = L+L8+2ML+(8 12)mm。L8為測力環(huán)總長，Ml為調(diào)整螺栓、螺母厚度，(8 12)mm為調(diào)整與安裝余量。L6——外殼與軸承軸向固定處的寬度。L6 = L4。L7——兩個導(dǎo)電桿之間的安裝距離。L1/2+2B2+L2+L1/2 = L1+2B2+L2。M2-] 2處安裝兩個導(dǎo)電桿。]\12=(3 5)讓。(5).前、后導(dǎo)電桿9，11——導(dǎo)電桿用于將電源轉(zhuǎn)換器提供的工作電源傳輸給發(fā)射器。導(dǎo)電桿可選用標(biāo)準(zhǔn)鑼桿，鑼桿M與M2相同，長度為外殼壁厚加上彈性墊圈厚度與導(dǎo)線 連接片的厚度，并適當(dāng)增加(0. 5 l)mm。(6)測力環(huán)5(圖13，14，15)——用于測量工作扭矩。測力環(huán)為兩個半圓環(huán)形結(jié)構(gòu) 組成。其截面呈工字形。上下兩個端面即D4與D15處為與工作軸的安裝截面。中間部分 即D13與D14處為工作截面，在工作截面的外圓表面D13上粘貼了兩組測扭電阻應(yīng)變片，用 于測量扭矩。M為兩個半圓環(huán)形卡環(huán)的連接螺栓，共4個。將兩個半圓環(huán)形卡環(huán)組成一個 圓環(huán)。D15、、D16為螺栓M的安裝孔。LlO為工作截面長度。L9為安裝面長度。L8為總長。 測力環(huán)材料可選用常規(guī)的傳感器彈性體材料。D4同減速器工作軸直徑。D15 = D14+(15 20)mm。D13 = D15 (0. 75 0. 8) mm。D14 = D13-(0. 75 1. 25)mm。L8 = 2L9+L10。L9 = D4/(l/3 1/4)。LlO = D4(0. 8 1)。緊固螺栓M = 19/ (2 2. 5)。數(shù)量為4個。D16 = M(2 2.5)mm。D17 = M+(0. 5 0· 75) mm。(7)導(dǎo)電銅環(huán)14 (圖16)——導(dǎo)電銅環(huán)和軸承緊貼在一起。由于選用的軸承是常 用的金屬軸承，所以可以由導(dǎo)電桿將電源通過軸承傳遞給導(dǎo)電銅環(huán)。導(dǎo)電銅環(huán)材料可選用 一般銅質(zhì)材料即可。厚度在:T5mm之間。D18 = D3。D19參見軸承尺寸及安裝要求。(8)外殼蓋6(圖17，18)——用于連接外殼，起到保護外殼里面的內(nèi)膽、軸承、導(dǎo)電 銅環(huán)、發(fā)射器、測力環(huán)等部件。其材料選用高強度尼龍等類似的絕緣材料。D20 = D4+(2 3)mm，D21 = Dll, D22 = D6, Lll = L4。D23 = D8。(9)減速器出軸7——在原減速器軸的長度上增加LO的長度。LO = L5+L11。(10)固定螺栓8——外殼蓋6固定螺栓8與外殼固定螺栓12分別用于連接外殼 4和外殼蓋6以及外殼4與減速器外殼13。其尺寸與對應(yīng)的螺栓孔配套。(11)電源轉(zhuǎn)換器——向發(fā)射器3與測力環(huán)5提供工作電源，工作電源要求根據(jù)發(fā) 射器的型號決定，一般在IOV左右。用螺栓或螺釘固定在外殼4上。安裝位置偏離后導(dǎo)電 桿11處5 IOmm即可。
權(quán)利要求
一種與減速器組合在一起的扭矩傳感器，包括減速器及出軸(7)，外殼，內(nèi)膽，其特征在于所述扭矩傳感器(101)安裝在減速器出軸(7)上，外殼(4)與減速器外殼(13)固定在一起，外殼(4)與內(nèi)膽(2)之間安裝有一對滾動軸承(1)，內(nèi)膽(2)與減速器出軸(7)固定連接，內(nèi)膽(2)上安裝軸承處分別安裝有導(dǎo)電銅環(huán)(14)，內(nèi)膽中間安裝有一個發(fā)射器(3)，出軸(7)上，內(nèi)膽(2)外則安裝有一個測力環(huán)(5)，外殼(4)上裝有電源轉(zhuǎn)換器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與減速器組合在一起的扭矩傳感器，其特征在于所述內(nèi)膽 (2)用一個T形斜楔(15)通過調(diào)整螺栓(16)與減速器出軸(7)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的與減速器組合在一起的扭矩傳感器，其特征在于所述測力 環(huán)(5)由兩個半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，其截面呈工字形，中間工作截面的外圓表面上粘貼有兩 組測扭電阻應(yīng)變片。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種與減速器組合在一起的扭矩傳感器，包括減速器及出軸，外殼，內(nèi)膽，傳感器安裝在減速器出軸上，外殼與減速器外殼固定在一起，外殼與內(nèi)膽之間安裝有一對滾動軸承，內(nèi)膽與減速器出軸固定連接，內(nèi)膽上安裝軸承處分別安裝有導(dǎo)電銅環(huán)，中間安裝有一個發(fā)射器，出軸上，內(nèi)膽外則安裝有一個測力環(huán)，外殼上裝有電源轉(zhuǎn)換器。內(nèi)膽用一個T形斜楔通過調(diào)整螺栓與減速器出軸固定連接。測力環(huán)由兩個半圓環(huán)形結(jié)構(gòu)組成，其截面呈工字形，中間工作截面的外圓表面上粘貼有兩組測扭電阻應(yīng)變片。該扭矩傳感器與減速器組合在一起，利用扭矩傳感器直接測試工作扭矩，不會受到其它參數(shù)的影響，從而大大提高了測試精度，同時不影響傳動效率，使有效的能源得以充分利用。
文檔編號G01L3/00GK101865275SQ20101018670
公開日2010年10月20日 申請日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者楊斐, 石鋼, 胡颯英 申請人:上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院